В продължение на почти милиарди години от далечното минало, противно на очакванията Земята не бе замръзнала. Учените си мислеха, че знаят причината, но новоразработени от екипа Alternative Earths от астробиологичния институт на НАСА модели стигнаха до изненадващ извод.
Хората се тревожат за парниковите газове, но преди между 1.8 милиарда и 800 милиона години, микроскопичните обитатели на океаните са се нуждаели от тях. Слънцето светело с 10-15% по-слабо от днес – недостатъчно, за да затопли планетата. Земята се нуждаела от мощна комбинация от газове задържащи топлина за да поддържа океаните течни и обитаеми.
В продължение на десетилетия, учените отдаваха на метана водеща роля. Според тях метанът, чиято способност да задържа топлина е 34 пъти по-голяма от тази на въглеродния диоксид, властвал през първите 3.5 милиарда години от земната история, когато кислородът на практика липсвал.
Правилното тълкуване на биохимичния цикъл сочи, че метанът е много по-мощен от кислорода. От океана обаче не би могло да се отдели значително количество метан, ако в него присъства и сулфат.
Сулфатът не бил един от решаващите фактори, докато не се появил кислородът в атмосферата причинявайки окисляване върху скалите на сушата. При разтрошаването на минерали като пирит се отделя сулфат, който след това се чрез реките си влива в океана. По-малко кислород, означава и по-малко сулфат, но дори 1% от днешното количество е достатъчен да елиминира метана.
По време на изследваните 1 милиард години, сулфатът в океана ограничавал метана в атмосферата до едва 1-10 части на милион – значително по-малко количество от 300-те части посочени от някои предишни модели.
Фаталният недостатък на тези предишни климатични модели и прогнозите им за състава на атмосферата е, че те пренебрегват случващото се в океаните, от където идва голяма част от метана.
Сулфатът в морската вода представлява проблем за метана по два начина: Сулфатът директно унищожава метана, а това редуцира количеството, което би могло да премине от океаните в атмосферата. Сулфатът ограничава и производството на метан. Животът извлича повече енергия редуцирайки сулфата отколкото произвеждайки метан, затова консумацията на сулфат доминира над производството на метан.
Моделът използван в това изследване изчислил намалението на сулфата, производството на метан и широка гама от други биохимични цикли в океана преди между 1.8 милиарда до 800 милиона години. Моделът, който разделя океана на близо 15 000 триизмерни региони и изчислява циклите за всеки регион поотделно, е най-детайлния до момента модел на древната Земя. За сравнение досегашните биохимични модели разделяха целия океан на дуизмерна решетка от не повече от 5 региона.
Друго независимо изследване на екипа на Alternative Earths описва геологичния отпечатък в скалите, който подсказва изключително ниски нива на кислород в атмосферата – по-малки от 1% от днешните количества, задържали се до преди около 800 милиона години, когато изведнъж скочили драстично.
Свободният кислород в атмосферата е нужен за формирането на защитен озонов слой, който може да предпази метана от фотохимично унищожение. При онези модели при които учените заложили по-ниски нива на кислород, озонов щит така и не се формирал, а скромните количества метан отделили се от океана били оставени на милостта на разрушителната фотохимия.
С намаленото количество метан, учените са изправени пред сериозно предизвикателство опитвайки се да определят коктейла от парникови газове, който обяснява климата на планетата и историята на живота, включително липсата на ледници в продължение на милиарди години. Откриването на правилната комбинация от други затоплящи агенти като водна пара, азотен оксид и въглероден диоксид ще помогнат на изследователите да определят шансовете за съществуване на живот на стотици милиони подобни на Земята планети.
